1. 為什么需要ArrayList？

圖1 圖2

記得在剛剛學(xué)習(xí)Java的時(shí)候，我們首先是學(xué)習(xí)了數(shù)組，這是我們學(xué)到的第一個(gè)可以存儲(chǔ)多個(gè)對(duì)象的實(shí)例或者基本類型的具體值，數(shù)組存儲(chǔ)的特點(diǎn)如下：

1. 只能存儲(chǔ)同種類型的數(shù)據(jù)。
2. 在定義數(shù)組時(shí)，必須指定該數(shù)組的大小，并且在不改變數(shù)組的前提下，不可修改其長度。

以上特性就會(huì)導(dǎo)致很多弊端。比如：我們往往不希望數(shù)組只能存儲(chǔ)一種數(shù)據(jù)，而是希望存儲(chǔ)我們想要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，最好是在想要存儲(chǔ)的時(shí)候根據(jù)數(shù)據(jù)的類型指定存儲(chǔ)的類型。其次，我們也不想一開始就指定好數(shù)據(jù)的長度，而是希望這個(gè)數(shù)組的容量可以隨著我的數(shù)據(jù)的多少的改變而改變。

基于以上的弊端，Java中出現(xiàn)了集合。這是一種新的容器可以用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而集合的存儲(chǔ)方式有多種，常見的有鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)（LinkedList）和順序存儲(chǔ)（ArrayList）。

鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)底層是用一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)（Node）鏈接而成的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)著一個(gè)對(duì)象值和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置（或上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置）。

順序存儲(chǔ)底層是用一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，對(duì)于數(shù)組的弊端，順序存儲(chǔ)集合底層使用了ensureCapacity這個(gè)方法不斷擴(kuò)容，ensureCapacity這個(gè)單詞字面翻譯是 保證能力。顧名思義，由于底層是一個(gè)數(shù)組，當(dāng)我們存入一個(gè)對(duì)象時(shí)，我們需要保證數(shù)組是有空余位置的，因此在添加元素的時(shí)候，Java源碼會(huì)先經(jīng)過這個(gè)方法進(jìn)行判斷底層數(shù)組是否滿了，若滿了則會(huì)擴(kuò)容數(shù)組（上面提到數(shù)組是不能直接擴(kuò)容的，這里實(shí)際上是重新創(chuàng)建了一個(gè)更大空間的數(shù)組并把元素“搬運(yùn)”過去）。這樣就解決了數(shù)組的一個(gè)弊端。而對(duì)于另一個(gè)弊端，Java則是巧妙的運(yùn)用了泛型。泛型的內(nèi)容非常繁多，這里結(jié)合實(shí)例希望大家可以更好的理解。

想象一下現(xiàn)在有一個(gè)需求，需要你實(shí)現(xiàn)一個(gè)的多值加法，但傳入的參數(shù)的類型是不確定的，可以有Integer，String，Double等等。這時(shí)候如果你用的是數(shù)組作為參數(shù)，那么那你肯定會(huì)想，最粗糙的方法是分別寫多個(gè)加法方法，對(duì)應(yīng)不同的類型，但很明顯，代碼可讀性極差，那如果使用Object數(shù)組，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)類型，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的類型再計(jì)算？這樣也存在弊端！你根本不知道需要轉(zhuǎn)換為什么類型才合適。因此，針對(duì)這種情況，使用泛型集合是最合適的，我們只需要在傳入?yún)?shù)的時(shí)候使用泛型類型，而因?yàn)椴煌愋陀?jì)算的過程是一致的，因此結(jié)果并沒有差別，也不會(huì)導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)。

2. ArrayList底層是如何實(shí)現(xiàn)的？

簡單介紹了ArrayList的用途以及和數(shù)組的區(qū)別，那么根據(jù)上面的講解，你應(yīng)該大致了解它的實(shí)現(xiàn)原理了吧！

先不看源碼，如果你有一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的基礎(chǔ)的話，你應(yīng)該可以馬上得出下面結(jié)論：先在ArrayList類定義一個(gè)數(shù)組，接著定義一個(gè)添加，一個(gè)刪除，一個(gè)查詢，一個(gè)修改方法。實(shí)際上是對(duì)數(shù)組的操作，那么，刪除和添加可能需要移動(dòng)大量的元素，這些都是在源碼中實(shí)現(xiàn)，但對(duì)應(yīng)到效率也會(huì)很低，其次還需要一個(gè)擴(kuò)容數(shù)組的方法。

如果你能想到上面這些，恭喜你，你已經(jīng)掌握的很不錯(cuò)。事實(shí)上，ArrayList的源碼確實(shí)包含以上方法，只不過還需要加上迭代器以及構(gòu)造方法等。迭代器的出現(xiàn)是為了適應(yīng)增強(qiáng)for語句（后面會(huì)細(xì)說），構(gòu)造方法是為了初始化集合。

3. 結(jié)合源碼分析主要成員變量

ArrayList繼承AbstractList這個(gè)抽象類和List接口

List

接口繼承Collection接口（實(shí)際上集合還有map集合等）

而Collection則是繼承了Iterable（可迭代的），Collection中包含了集合中通用的方法，包括增刪改查，只不過都未實(shí)現(xiàn)。而Iterable則是只有一個(gè)forEach方法，提供迭代。

接著我們回到ArrayList類，這是底層維護(hù)的數(shù)組，實(shí)際上對(duì)象存儲(chǔ)的地方

記錄集合的長度

返回集合的長度

判斷集合是否為空

根據(jù)索引獲取元素

添加元素

添加元素到指定位置

刪除元素

內(nèi)部類的next方法實(shí)現(xiàn)迭代功能（我們平時(shí)使用增強(qiáng)for語句的判斷條件就是根據(jù)判斷是否有next值來實(shí)現(xiàn)的）

4. 個(gè)人的一點(diǎn)總結(jié)

Java的設(shè)計(jì)者很巧妙的設(shè)計(jì)了Java中的每個(gè)功能，很多時(shí)候，我們會(huì)覺得說我手動(dòng)實(shí)現(xiàn)簡單的集合不需要這么復(fù)雜的代碼呀？甚至有些功能都不需要單獨(dú)作為一個(gè)方法。但這就是Java的魅力??！

以前剛學(xué)代碼的我們，把代碼全都丟到main方法里面，我們會(huì)覺得提取出來是多么復(fù)雜，但當(dāng)我們知道功能是有區(qū)別的，我們才知道這樣子做的用處。
曾經(jīng)有個(gè)老師這么對(duì)我說，他說你知道為什么我們要費(fèi)盡心思去設(shè)計(jì)各種類之間的關(guān)系，接口，抽象類，泛型等等嗎？那時(shí)候的我一臉茫然，他對(duì)我說，打個(gè)比方，你見過賣水果的店里還賣手機(jī)的嗎？我聽完后恍然大悟，對(duì)于一個(gè)小城鎮(zhèn)，確實(shí)可能存在一個(gè)小店賣著各種雜七雜八的東西，但一個(gè)千萬人口的大城市，是做不到的，這是格局啊！各種功能，各種設(shè)施都應(yīng)該井井有條，關(guān)系明確。面向?qū)ο笠埠?，設(shè)計(jì)模式也好，一切的功能都是為了大型程序做準(zhǔn)備，這也是為什么Java一直可以大型應(yīng)用的后端程序語言之一。

到此這篇關(guān)于Java中ArrayList的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java中ArrayList內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！